Еще в 2003 году ученые обнаружили на снимках с орбиты паукообразные формы, раскинувшиеся по южному полушарию Марса. Никто точно не знает, как образовались эти геологические особенности, но исследователи сумели воссоздать "пауков" в лаборатории.
Как рассказали в Jet Propulsion Laboratory, каждое разветвленное образование, обнаруженное на Марсе, может простираться более чем на полмили (1 километр) и включать сотни веретенообразных "ножек". Эти особенности, которые называют аранеподобным рельефом, часто встречаются в виде скоплений, что придает поверхности Красной планеты морщинистый вид.
Ведущая теория заключается в том, что "пауки" возникают в результате процессов, связанных с углекислым льдом, который не встречается в природе на Земле. Благодаря экспериментам, подробно описанным в новой статье, опубликованной в журнале Planetary Science Journal, ученые впервые воссоздали эти процессы образования "пауков" в условиях смоделированных марсианских температур и давления воздуха.
"Пауки" сами по себе являются удивительными и красивыми геологическими объектами. Эти эксперименты помогут настроить наши модели на то, как они формируются", – подчеркнула Лорен МакКиун из Лаборатории реактивного движения NASA в Южной Калифорнии.
Исследование подтверждает несколько процессов формирования, описанных так называемой моделью Киффера. Солнечный свет нагревает почву, когда просвечивает сквозь прозрачные плиты углекислого льда, накапливающиеся на поверхности Марса каждую зиму. Будучи темнее льда над ним, почва поглощает тепло и заставляет ближайший к ней лед превращаться непосредственно в углекислый газ – без предварительного превращения в жидкость – в процессе, который называется сублимацией (тот же процесс, который вызывает облака "дыма", которые поднимаются над сухим льдом). Когда давление газа растет, марсианский лед трескается, позволяя газу выходить наружу. Просачиваясь вверх, газ уносит с собой поток темной пыли и песка из почвы, который оседает на поверхность льда.
Воссоздание "пауков" Марса в лаборатории
Самым сложным в проведении этих экспериментов для ученых было воссоздание условий, которые существуют на марсианской полярной поверхности: чрезвычайно низкое давление воздуха и температура до минус 301 градуса по Фаренгейту (минус 185 градусов по Цельсию). Для этого они использовали испытательную камеру с охлаждением жидким азотом в JPL – Грязную вакуумную камеру для моделирования ледяных сред, или DUSTIE (Dirty Under-vacuum Simulation Testbed for Icy Environments).
Камера размером с винную бочку использовалась для испытания прототипа рашпиля, разработанного для посадочного модуля NASA "Марс Феникс". Инструмент использовался для раскалывания водяного льда, который космический аппарат собрал и проанализировал вблизи северного полюса планеты.
"Для этого эксперимента исследователи охладили имитатор марсианского грунта в контейнере, погруженном в ванну с жидким азотом. Они поместили его в камеру DUSTIE, где давление воздуха было снижено до уровня, подобного давлению в южном полушарии Марса. Затем в камеру поступал углекислый газ, который конденсировался из газа в лед в течение трех-пяти часов. Потребовалось много попыток, прежде чем ученые нашли правильные условия для того, чтобы лед стал достаточно толстым и прозрачным для проведения экспериментов. Получив лед с нужными свойствами, они разместили в камере под симулятором нагреватель, чтобы нагреть его и расколоть лед", - рассказывается в материале.
Эксперименты включали и неожиданность, которая не была отражена в модели Киффера. Лед образовался между зернами симулятора, а затем расколол его. Этот альтернативный процесс может объяснить, почему "пауки" имеют более "потрескавшийся" вид. Происходит это или нет, зависит от размера зерен почвы и от того, насколько глубоко под землей залегает лед.
"Это одна из тех деталей, которые показывают, что природа немного беспорядочнее, чем изображено в учебниках", – говорит соавтор статьи Серина Диниега из JPL.
Что будет дальше
Теперь, когда условия для формирования шлейфов найдены, следующим шагом будет проведение таких же экспериментов с имитацией солнечного света сверху, а не с помощью нагревателя снизу. Это может помочь ученым сузить диапазон условий, при которых могут возникать шлейфы и выбросы грунта.
Существует еще много вопросов о "пауках", на которые невозможно ответить в лаборатории. В частности – почему они образуются в одних местах на Марсе, но не в других? Поскольку они, похоже, являются результатом сезонных изменений, которые все еще происходят, почему они не увеличиваются в количестве или размерах со временем? Вполне возможно, что они остались с древних времен, когда климат на Марсе был другим – и поэтому могут обеспечить уникальное окно в прошлое планеты.
Отмечается, что оба марсохода Curiosity и Perseverance исследуют Красную планету вдали от южного полушария, где появляются эти образования (и где еще не приземлялся ни один космический аппарат).
Исследования Марса
Астрономы заметили странный знак, излучаемый с поверхности Марса, когда они осматривали инопланетный ландшафт в рамках нового исследования. Эта структура напоминает "смайлик" и может быть свидетельством того, что когда-то на Красной планете существовала жизнь.
Ранее мы рассказывали, что на Марсе впервые нашли воду в жидком состоянии. Она находится на большой глубине под поверхностью. Вода залегает на глубине от 10 до 20 км.
